恒溫恒濕空調(diào)三種工況下自動(dòng)控制研究

孫利敏

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡438002)

恒溫恒濕空調(diào)主要是用來將室內(nèi)的溫度、適度以及各種相關(guān)的指標(biāo)控制在室內(nèi)所需要的范圍之內(nèi)，來滿足工業(yè)生產(chǎn)等場(chǎng)所和環(huán)境對(duì)其的要求。恒溫恒濕空調(diào)是目前工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的一種控制空調(diào)，主要是一種控制溫度和濕度在既定范圍內(nèi)的一種空調(diào)，恒溫恒濕空調(diào)的使用范圍及其廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用，在機(jī)械產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、生物醫(yī)藥、化工原料、農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品等材料在不同的條件下的一種空調(diào)系統(tǒng)。

1 恒溫恒濕空調(diào)簡(jiǎn)介

1.1 恒溫恒濕空調(diào)結(jié)構(gòu)

目前常用的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)主要是具有新風(fēng)預(yù)熱器、蒸汽加濕的一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),主要的結(jié)構(gòu)為四管制恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)。這種空調(diào)空調(diào)系統(tǒng)中的加熱器主要適用于冬季環(huán)境中，表冷器主要用于夏季，加濕器主要用于冬季和夏季工況下對(duì)混合風(fēng)進(jìn)行加濕處理。

1.2 恒溫恒濕空調(diào)的自動(dòng)控制

恒溫恒濕空調(diào)的自動(dòng)控制主要是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，按照事先設(shè)計(jì)開發(fā)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)在不同季節(jié)和不同環(huán)境中的自動(dòng)控制。其中，自動(dòng)控制系統(tǒng)中的DDC為空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的直接數(shù)字控制系統(tǒng)，PLC是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的主要環(huán)節(jié)，其主要是可編輯邏輯系統(tǒng)。DDC和PLC控制系統(tǒng)是空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)中主要的核心部分，同時(shí)在控制系統(tǒng)中還有AO、AI、DI、DO等相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)通過對(duì)這些數(shù)據(jù)參數(shù)的控制實(shí)現(xiàn)在不同季節(jié)以及不同環(huán)境中的控制。

2 三種條件下恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制分析

2.1 恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)在夏季的自動(dòng)控制分析

在夏季條件下，室內(nèi)空氣的溫度主要是通過表冷器來降低室內(nèi)的溫度和濕度，從而將室內(nèi)的溫度和濕度控制在一定的范圍之內(nèi)。恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)在夏季的控制原理主要如圖1所示：

圖1 夏季溫度綜合分析圖

2.2 恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)在冬季的自動(dòng)控制分析

相對(duì)于夏天來講，冬季室內(nèi)的溫度和濕度明顯偏低，因此在冬季，恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制的主要目的就是增加空氣中的濕度和溫度。恒溫恒濕空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)在冬季的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要圖2所示：

圖2 冬季溫度綜合分析圖

冬季室內(nèi)溫度的控制同樣屬于單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)，在冬季的自動(dòng)控制過程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有兩種擾量，第一種是新風(fēng)進(jìn)出空調(diào)系統(tǒng)在工作的過程中產(chǎn)生的各種干擾；第二種是室內(nèi)熱量在空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)回路過程中的傳遞所產(chǎn)生的各種干擾。與夏季空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)相比，冬季控制系統(tǒng)同樣能夠?qū)⑹覂?nèi)的溫度和濕度調(diào)節(jié)在一需要的范圍之內(nèi)，同樣也能夠在很大程度上提高空調(diào)系統(tǒng)控制的精度和準(zhǔn)確度。整個(gè)控制系統(tǒng)屬于單回路開環(huán)控制系統(tǒng)。從自動(dòng)控制角度來說,開環(huán)控制系統(tǒng)控制精度低、抗干擾能力差,說明了定露點(diǎn)調(diào)節(jié)法的不足。

2.3 恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)在恒溫恒濕機(jī)過渡季節(jié)工況

過度季節(jié)的自動(dòng)控制系統(tǒng)相比比較復(fù)雜，在過度季節(jié)，需要區(qū)分溫度的調(diào)節(jié)和濕度的條調(diào)節(jié)兩種情況。

（1）室內(nèi)溫度的控制

圖3

上圖中所顯示的傳感器K2，在空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)中能夠測(cè)得露點(diǎn)的相關(guān)溫度Hc,同時(shí)能夠測(cè)出Hg所給定的確定值的調(diào)節(jié)輸出。過度季節(jié)的空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)溫度的控制通過加熱器和表冷器兩個(gè)關(guān)鍵的部分來完成，通過對(duì)各種數(shù)據(jù)指標(biāo)的測(cè)試，通過這兩個(gè)部分來調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣中的溫度。在室內(nèi)控制系統(tǒng)中，主要存在的干擾因素有新風(fēng)冷負(fù)荷產(chǎn)生擾量和室外熱量通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳給室內(nèi)產(chǎn)生冷負(fù)荷的波動(dòng)擾量以及室內(nèi)熱源直接將熱量散出形成/冷負(fù)荷擾量0。

圖4

（2）室內(nèi)濕度的控制欲調(diào)節(jié)過度季節(jié)室內(nèi)濕度的控制與調(diào)節(jié)同時(shí)樣通過傳感器K2來實(shí)現(xiàn)對(duì)露點(diǎn)溫度的測(cè)量與感受，通過對(duì)室內(nèi)溫度的測(cè)量與傳感，能夠輸出室內(nèi)濕度的相關(guān)指標(biāo)，然后由空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)濕度的控制與調(diào)節(jié)。室內(nèi)濕度控制系統(tǒng)的干擾主要有兩個(gè)方面，第一個(gè)方面是室外從新風(fēng)濕負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)室內(nèi)濕度控制的干擾,室外濕度不同與會(huì)導(dǎo)致干擾的不同，也就是說室外濕度的大小決定了第一種干擾情況的大小；第二種干擾主要來自于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自身引起的濕負(fù)荷對(duì)空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的干擾量。

在過度季節(jié)，恒溫恒濕空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)雖然相對(duì)比較復(fù)雜，但是恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)同樣能夠根據(jù)室內(nèi)溫度和濕度的要求來實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的自動(dòng)控制，使得室內(nèi)溫度和濕度通過自動(dòng)控制系統(tǒng)的平衡和調(diào)節(jié)達(dá)到要求。

3 小結(jié)

恒溫恒濕空調(diào)主要是用來將室內(nèi)的溫度、適度以及各種相關(guān)的指標(biāo)控制在室內(nèi)所需要的范圍之內(nèi)，來滿足工業(yè)生產(chǎn)等場(chǎng)所和環(huán)境對(duì)其的要求。多變量、非線性、大時(shí)滯等特點(diǎn)是恒溫恒濕空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得雖然空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的每個(gè)單回路能夠正常的工作，但是在回路交織在一起的時(shí)候，空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)各種情況，這就會(huì)導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。本文通過對(duì)恒溫恒濕空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)三種情況的分析，對(duì)不同情況下對(duì)其自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，期望通過本文的分析有利于改善恒溫恒濕空調(diào)自控制系統(tǒng)。

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